Рекомендована література

[1, с. 56-59; 4, с. 58-64; 5, с. 131-136; 6, с. 79-87; 8, с. 65-74]

Лабораторна робота № 8 Технологія обробки металів тиском

Мета роботи

1. Ознайомитись з технологічними процесами виготовлення деталей різними способами обробітки металів тиском.

2. Вивчити будову та принцип роботи обладнання, пристосувань та інструментів, що застосовується при виготовленні деталей під тиском.

Теоретичні відомості

Обробка матеріалів тиском заснована на їх пластичності, тобто на здатності матеріалів змінювати свою форму під дією прикладених сил без руйнування, і застосовується лише до металів достатньо пластичних. Розрізняють наступні основні способи обробки металів тиском: прокатка, пресування, волочіння, вільне кування, об’ємна та листова штампова.

При пластичній деформації атоми матеріалу зміщуються відносно один одного на величину, що перевищує міжатомну відстань, і після зняття дії зовнішніх сил не повертаються у вихідне положення; в результаті змінюються форма і розмір деформованого тіла.

Пластична деформація приводить до значної зміни фізичних, хімічних та механічних властивостей металів в наслідок спотворення їх кристалічної гратки.

В результаті обробки металу тиском у холодному стані структура його перетворюється із зернистої у волокнисту. Метал, що одержав наклеп, за своїми фізико-хімічними властивостями відрізняється від литого металу із зернистою структурою.

Для зняття наклепу метал піддають термічній обробці: рекристалізаційному відпалу. Термообробку низьковуглецевої наклепаної сталі при температурі 270-400°С, в результаті якої зменшується зміцнення на 20-30%, називають поверненням.

Відпалювання металу при температурі 650-680°С із зміною кристалічної структури, утворенням нових центрів кристалізації та зерен називають рекристалізацією.

Гаряча обробка металів тиском дозволяє одержувати вироби без зміцнення, т. я. одночасно з процесом його деформації відбувається і рекристалізація. На структуру металу у виробі впливають температура і швидкість деформації. Отже, якщо в кінці обробки метал має структуру без зміцнення, то обробку називають гарячою; якщо метал одержує наклеп – обробка вважається холодною.

У тих випадках, коли зрештою одержується метал із слідами зміцнення, тобто рекристалізація відбулася неповністю, то така деформація називається неповною гарячою деформацією, і метал має неоднорідну структуру та знижені механічні якості.

Прокаткою називається процес обтискування заготівки між обертаючими валками прокатного стану. Більше 75 % литих сталей, кольорових металів і сплавів оброблюються цим способом.

Розрізняють повздовжню, поперечну та косу прокатку.

При повздовжній прокатці метал обтискується обертаючими назустріч один одному валками і переміщується перпендикулярно їх осі. Це самий розповсюджений вид прокатки.

Поперечна прокатка здійснюється між валками, що обертаються в одному напрямку. Оброблювана заготівка одержує обертальний рух у напрямку, протилежному обертанню валків. Таким способом виготовляють періодичний прокат.

При косій прокатці бочкоподібні валки, що розташовані під кутом один до одного і обертаються в одному напрямку, передають заготівці одночасно обертальний і поступальний рух. Цей спосіб застосовують для прошивки заготівок з метою одержання гільз для виготовлення труб.

Прокатку здійснюють на прокатних станах, що складаються із однієї або кількох клітей.

Пресування. При пресуванні метал видавлюють із замкнутої порожнини через отвір, в результаті чого одержують виріб з поперечним перерізом у формі отвору. Пресуванням одержують вироби різного профілю та труби.

Волочіння застосовують переважно при виробництві дроту малого діаметру (0,002...4,0 мм), каліброваних прутків, тонких труб тощо. Волочіння надає виробам гладеньку поверхню та точні розміри.

Процес волочіння полягає у протягуванні заготовки (зазвичай у холодному стані) під дією зовнішньої сили через отвір матриці, переріз якого менше вихідного перерізу заготівки. Цей отвір називають глазком, а інструмент, в якому зроблено кілька глазків, – волокою (матрицею).

Куванням називають обробку металу, що знаходиться у пластичному стані, статичним або динамічним тиском. При куванні змінюється як зовнішня форма, так і структура металу. Виріб, що одержують куванням, називають поковкою. Існують два види кування: вільне та в штампах.

Вільне кування застосовують в умовах одиничного та мілкосерійного виробництва.

Кування підрозділяється на ручне та машинне. Ручне кування здійснюють молотом на ковадлу і застосовують для індивідуального виготовлення мілких виробів або при ремонтних роботах.

Механічне кування здійснюють на кувальних молотах та пресах.

Штамповка являє собою процес обробки металів тиском, де формоутворення виробу відбувається в штампах, тобто забезпе-чується примусове одержання виробом форми та розмірів.

Переваги штамповки порівняно з куванням полягають у високій продуктивності, високій точності розмірів і чистоті поверхні виробу, можливості одержання значної кількості виробів складної форми з однаковими розмірами.

Штампи складаються із матриці і пуансону та бувають однострумкові та багатострумкові.

Слід розрізняти два основних види штамповки: листову і об’ємну. При листовій штамповці заготівкою служить листовий матеріал, товщина якого в процесі обробки, як правило, не змінюється.

При об’ємній штамповці заготівкою служить болванка круглого, чотиригранного або шестигранного перерізу, товщина якої змінюється.

Останнім часом широко використовується нові методи штамповки – штамповка рідкого металу, штамповка вибухом, гідравлічна штамповка, штамповка з місцевим нагріванням та ін.